承德地區(qū)形變資料前兆異常特征及映震能力分析

焦成麗,張玉林,孫澎濤,任峻峰,孫貴成,李慶武,李文軍

(河北省地震局承德中心臺,河北承德 067000)

承德地區(qū)形變資料前兆異常特征及映震能力分析

焦成麗,張玉林,孫澎濤,任峻峰,孫貴成,李慶武,李文軍

(河北省地震局承德中心臺,河北承德 067000)

主要通過Nakai擬合、振幅因子以及非潮汐擬合常數(shù)3種方法對承德地區(qū)各個臺站的各形變手段所得數(shù)據(jù)擬合處理,進(jìn)行前兆異常分析,同時與該地區(qū)異常有效評價范圍內(nèi)的地震聯(lián)系在一起,分析地震前兆異常與地震之間的關(guān)系。通過分臺站、分手段、分?jǐn)M合方法對各形變儀器映震能力進(jìn)行R值評價,指出了形變異常觀測在地震監(jiān)測預(yù)報應(yīng)用過程中存在的優(yōu)點(diǎn)與不足,為進(jìn)一步研究形變異常與地震關(guān)系提供必要的理論基礎(chǔ)。

Nakai擬合;振幅因子;非潮汐擬合常數(shù);前兆異常

0 引言

2002年承德中心臺數(shù)字化形變儀器正式開始運(yùn)行,至今對于承德地區(qū)的前兆資料卻沒有系統(tǒng)地清理過,不了解各形變的前兆異常特征,也不具備使用預(yù)報指標(biāo)體系條件。由于在這方面缺乏工作基礎(chǔ),嚴(yán)重制約了承德中心臺的日常分析預(yù)報和年度會商水平。承德所屬范圍內(nèi)目前有承德、寬城和豐寧3個專業(yè)臺站,擁有形變、地磁等學(xué)科的大量觀測資料,本文通過發(fā)掘形變資料異常來提取地震監(jiān)測預(yù)報價值,也是提升承德中心臺分析預(yù)報水平的當(dāng)務(wù)之急。

1 承德及相鄰地區(qū)形變資料分析與異常提取

1.1 承德及相鄰地區(qū)臺站概況

承德及其鄰近地區(qū)形變手段有垂直擺、水管儀、水平擺、伸縮儀等整點(diǎn)值數(shù)據(jù)。共有3個臺站進(jìn)行形變相關(guān)數(shù)據(jù)觀測,分別為承德、豐寧、寬城。數(shù)字化形變觀測開始于2001年,本文對2002年1月1日—2008年12月31日形變資料進(jìn)行了分析研究。臺站觀測手段見表1。

1.2 資料提取及異常分析

本文對觀測資料中的人為干擾、年接頭、環(huán)境因素、地震造成的突跳及其它類型異常進(jìn)行了相應(yīng)的預(yù)處理,同時,采取Nakai擬合檢驗(yàn)、振幅因子、非潮汐擬合常數(shù)分析3種方法對形變觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,并與C01地震目錄相結(jié)合,對2002年1月1日—2008年12月31日承德地區(qū)數(shù)字化形變數(shù)據(jù)資料以及豐寧水平擺數(shù)據(jù)資料(以年為單位)進(jìn)行作圖處理,以系統(tǒng)偏離背景為異常評價標(biāo)準(zhǔn),從中提取出連續(xù)形變前兆異常的基本形態(tài)[1-3]:

表1 承德地區(qū)臺站形變連續(xù)觀測資料情況表

(1)上升、下降突跳。如2003年承德垂直擺NS向振幅因子分析曲線(圖1a)。

(2)趨勢性異常。如寬城地震臺水管2005—2008年NS向非潮汐擬合常數(shù)變化曲線(圖1b)。

根據(jù)目前普遍采用的異常與地震之間關(guān)系,異常的有效時域取半年左右,地域有效半徑為200km,但對特別大的地震時空范圍要相應(yīng)地擴(kuò)大。

圖1 上升、下降突跳、振幅持續(xù)增大和趨勢性異常曲線圖

2 地震與前兆異常關(guān)系分析

2.1 Nakai擬和分析

圖2是對豐寧臺和承德臺的擺式儀器NS向數(shù)據(jù)進(jìn)行Nakai擬合分析曲線與地震的對應(yīng)關(guān)系,如2004年1月20日灤縣5.0級地震和2008年3月11日盧龍4.4級地震,在地震前相應(yīng)時段承德和豐寧擺式儀器NS向都有異常出現(xiàn)。

圖2 擺式儀器Nakai擬合分析圖

2.2 振幅因子分析

振幅因子分析以承德地震臺垂直擺NS向、寬城地震臺伸縮儀NS向?yàn)槔M(jìn)行研究(圖3)。2006年7月4日文安5.5級地震在震前相應(yīng)時段有異常出現(xiàn)。

圖3 振幅因子分析圖

2.3 非潮汐擬合常數(shù)分析

非潮汐擬合常數(shù)分析以承德地震臺垂直擺NS向、寬城地震臺垂直擺NS向進(jìn)行對比分析(圖4)。2004年10月11日渤海海域4.1級地震在震前有相應(yīng)的異常出現(xiàn)。

圖4 非潮汐擬合常數(shù)分析圖

從上述震例看,Nakai擬合、振幅因子以及非潮汐擬合常數(shù)3種方法在分析各形變前兆數(shù)據(jù)中,在相當(dāng)程度上都檢測到了一定數(shù)量的前兆異常,這表明3種方法都具有相對較好的映震能力。從預(yù)報角度看,上述震例表明,異常出現(xiàn)后并不一定馬上發(fā)震,往往要滯后一段時間,同時異常的幅度與震級看不出明顯的數(shù)量關(guān)系,異常也不能完全對應(yīng)地震。因此,前兆異常與地震的關(guān)系是必然的結(jié)果還是偶然巧合,有待進(jìn)一步研究,但大多數(shù)前兆異常是可信的[4-7]。上述地震與前兆異常的關(guān)系只列出了本次數(shù)據(jù)處理的部分?jǐn)?shù)據(jù)及其圖件,其余在這里不再贅述。

3 映震能力分析

對Nakai擬合檢驗(yàn)、振幅因子以及非潮汐擬合常數(shù)3種方法分別作了統(tǒng)計(jì),并具體到臺向。

3.1 形變異常與地震對應(yīng)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

具體結(jié)果見表2、表3、表4。

3.2 評價

上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,數(shù)字化形變儀器映震能力與形變儀器自身結(jié)構(gòu)及其安裝點(diǎn)的地理位置、地質(zhì)構(gòu)造都有很大關(guān)系。

表2 Nakai擬合 R值評分統(tǒng)計(jì)表

表3 振幅因子分析R值評分統(tǒng)計(jì)表

表4 非潮汐擬合常數(shù) R值評分統(tǒng)計(jì)表

3種方法的R值評分都通過了96.5%置信水平的R值標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)的結(jié)果表明,3種方法都較好地反映了數(shù)字化形變儀器的映震能力,總體預(yù)報水平比較理想,但漏報率偏高,虛異常較多,在很大程度上影響了其應(yīng)用,反映在其 R值評分上,表現(xiàn)為評分普遍偏低。因此,今后還需進(jìn)一步研究,開發(fā)其潛力,提高其映震水平。目前,固體潮分析僅是連續(xù)形變資料應(yīng)用的一個方面,還要從長期形態(tài)上進(jìn)行預(yù)報分析,映震能力會得到進(jìn)一步提高。

4 結(jié)果與討論

本文通過對承德地區(qū)震例與形變異常的對比分析和對形變資料地震監(jiān)測預(yù)報工作的初步探討,得到以下結(jié)論:

(1)異常與地震并不是一一對應(yīng)關(guān)系,異常出現(xiàn)也并不意味著發(fā)生地震,需要經(jīng)過一段滯后時間才可能發(fā)生地震。

(2)通過R值評分可以看出形變異常具有較好的映震能力。

(3)目前形變資料分析需要進(jìn)一步拓展,從儀器自身?xiàng)l件、地質(zhì)地形條件及其它理論方面提高形變數(shù)據(jù)映震能力,為日后地震監(jiān)測預(yù)報工作提供理論依據(jù)。

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Analysis on Reflecting Earthquake Capabilities of Deformation Data in Chengde Area

J IAO Cheng-li,ZHANG Yu-lin,SUN Peng-tao,REN Jun-feng,SUN Gui-cheng,LI Qing-wu,LI Wen-jun
(Chengde Central Seismostation,Chengde 067000,China)

Using three methods including Nakai fitting analysis,amplitude factor analysis and non-tidal fitting,on basis of deformation data,this paper analyze the relationship between deformation anomaly and earthquake in Chengde area.Through the R evaluation,reflecting earthquake capabilities of each deformation instrument of Chengde central seismostation are evaluated,the advantages and the disadvantages of the deformation anomalies in earthquake monitoring and predication are pointed out.

Nakai-fitting;amplitude factor;non-tidal fitting constants;anomaly

P315.72

A

1003-1375(2011)03-0048-04

2010-12-19

河北省地震局2008年度青年地震科學(xué)基金項(xiàng)目

焦成麗(1974-),女(漢族),吉林省九臺縣人,工程師,主要從事地震監(jiān)測預(yù)報工作.E-mail:jiaochengli7411@sina.com